一種調整負載輸入阻抗滿足系統穩定的方法技術方案

本發明專利技術涉及一種調整負載輸入阻抗滿足系統穩定方法，包括下列步驟：建立直流配電系統拓撲模型，計算負載換流器輸入阻抗Z

【技術實現步驟摘要】
一種調整負載輸入阻抗滿足系統穩定的方法


[0001]本專利技術屬于直流系統穩定控制領域，特別涉及一種調整負載輸入阻抗滿足系統穩定的方 法。

技術介紹

[0002]隨著光伏發電等可再生能源的發展，直流負荷的比重逐漸增加，與交流系統相比，直流 系統在可再生能源接入和直流負荷方面越來越具有優勢，從而直流系統是未來的發展趨勢。 由于可再生能源以及如數據中心，汽車充電樁等直流負載必須通過負載換流器接入配電網， 并且從負載換流器輸入端看入，其體現為恒功率負阻特性會對降低系統穩定性。因此多換流 器系統動態穩定分析尤為重要。將負載換流器等效為恒功率負載負阻模型雖然能夠簡化輸入 阻抗階數，降低多換流器直流系統動態分析難度，但同時也忽略了負載換流器帶寬對系統穩 定性的影響,且恒功率負載并不能體現負載換流器運行時對系統穩定性影響最惡劣的情況。 現有對直流配電系統穩定性問題的解決方案可分為兩種：方案一：通過增加源側換流器出口 側輸入濾波電容、輸入濾波電感，提高系統穩定性，但會增加占地面積，以及昂貴的成本； 方案二：在源側換流器控制器加入相關穩定控制算法，解決系統穩定裕度不足等問題，但是 源側換流器承擔著母線電壓穩定，不易頻繁的改變源側換流器的控制參數。
[0003]綜上所述，為了提高直流配用電系統穩定性，充分發揮多換流器直流系統的優勢，需要 一種調整負載輸入阻抗滿足系統穩定方法。

技術實現思路

[0004]為了提高直流配用電系統穩定性，本專利技術提出一種調整負載輸入阻抗滿足系統穩定方 法，技術方案如下：
[0005]一種調整負載輸入阻抗滿足系統穩定的方法，包括下列步驟：
[0006]步驟1：建立直流配電系統拓撲模型，計算負載換流器輸入阻抗Z
POLn
’
(s)，根據負載換 流器帶寬f
POLn
與其輸入濾波電容C
inPOLn
和線路電感L
Linen
產生的諧振頻率f
linen
大小，將 Z
POLn
’
(s)降階為兩種不同模型分析，方法如下：
[0007]基于第n臺負載換流器出口側穩壓電容C
POLn
，濾波電感L
POLn
，開關管占空比d
POLn
， 負載換流器正常運行時阻抗R
POLn
，負載換流器相應的控制回路增益T
POLn
(s)，得到第n臺負 載換流器的輸入阻抗Z
POLn
’
(s)，當f
POLn
<f
linen
時，Z
POLn
’
等效為負阻串電感的形式，如下式所 示：
[0008][0009]當f
POLn
>f
linen
時，線路對阻抗影響處的阻抗恒為負，Z
POL
’
(s)等效為恒功率負阻形式，如 下式所示：
[0010][0011]步驟2：用步驟1所分析的等效負載換流器輸入阻抗Z
POLn
’
(s)與其輸入濾波電容C
inPOLn
并聯，與線路電感L
Linen
和線路電阻R
linen
串聯得第n條線路看入的負載輸入阻抗Z
POLn
(s)。
[0012]當f
POLn
<f
linen
時，Z
POLn
(s)在頻率f＝f
linen
處幅值最小，值為R
linen
，當f
POLn
>f
linen
時,Z
POLn
， Z
POLn
(s)在頻率f＝f
linen
處幅值最小，值為m+R
linen
，其中m為如下公式所示：
[0013][0014]由此可得，在f＝f
linen
處若使Z
POLn
(s)的模更大，則需使f
POLn
<f
linen
。
[0015]步驟3：基于步驟2的第n條線路看入的負載輸入阻抗Z
POLn
(s)，計算總輸入阻抗Z
POL
(s)， 并求得源側換流器閉環輸出阻抗Z
out
(s)，判斷系統穩定性，并對穩定性較小的控制系統給予 控制指導。
[0016]總輸入阻抗Z
POL
(s)由n條線路看入的負載輸入阻抗Z
POLn
(s)并聯得到；
[0017]計算源側換流器控制回路增益T
s
(s):
[0018][0019]其中k
pn
，k
in
分別為源測換流器PI控制中的比例系數和積分系數，G
vd
(s)為占空比至輸 出電壓傳遞函數。
[0020]則源側換流器閉環輸出阻抗Z
out
(s)如下公式所示:
[0021][0022]其中Z
outo
(s)為源側換流器開環輸出阻抗；用奈奎斯特判據判斷Z
out
(s)/Z
POL
(s)的穩定性， 進而判斷系統穩定性，當f
POLn
>f
linen
,系統穩定裕度較小，通過調整負載換流器帶寬f
POLn
，使 f
POLn
<f
linen
增加系統穩定裕度，當既需保證負載換流器帶寬帶寬，又需使系統穩定，通過調 節輸入濾波電容C
inPOLn
，調整m的大小，使在f＝f
linen
處Z
POLn
(s)的模變大，增加系統穩定性。
附圖說明
[0023]圖1為多換流器直流系統典型拓撲結構圖；
[0024]圖2為源側換流器控制框圖；
[0025]圖3為負載換流器控制框圖；
[0026]圖4線路看入輸入總阻抗Z
POLn
(s)伯德圖；
[0027]圖5為不同f
POLn
、f
linen
產生的Z
POLn
(s)與源測換流器閉環輸出阻抗Z
out
(s)伯德示意圖；
[0028]圖6為源側換流器閉環輸出阻抗Z
out
(s)與輸入總阻抗Z
POL
(s)伯德圖；
[0029]圖7為f
POL1
<f
line1
，f
POL2
>f
line2
，Z
out
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【技術保護點】

【技術特征摘要】
1.一種調整負載輸入阻抗滿足系統穩定的方法，包括下列步驟：步驟1：建立直流配電系統拓撲模型，計算負載換流器輸入阻抗Z
POLn
’
(s)，根據負載換流器帶寬f
POLn
與其輸入濾波電容C
inPOLn
和線路電感L
Linen
產生的諧振頻率f
linen
大小，將Z
POLn
’
(s)降階為兩種不同模型分析，方法如下：基于第n臺負載換流器出口側穩壓電容C
POLn
，濾波電感L
POLn
，開關管占空比d
POLn
，負載換流器正常運行時阻抗R
POLn
，負載換流器相應的控制回路增益T
POLn
(s)，得到第n臺負載換流器的輸入阻抗Z
POLn
’
(s)，當f
POLn
<f
linen
時，Z
POLn
’
等效為負阻串電感的形式，如下式所示：當f
POLn
>f
linen
時，線路對阻抗影響處的阻抗恒為負，Z
POL
’
(s)等效為恒功率負阻形式，如下式所示：步驟2：用步驟1所分析的等效負載換流器輸入阻抗Z
POLn
’
(s)與其輸入濾波電容C
inPOLn
并聯，與線路電感L
Linen
和線路電阻R
linen
串聯得第n條線路看入的負載輸入阻抗Z
POLn
(s)；當f
POLn
<f
linen
時，Z
POLn
(s)在頻率f＝f
linen
處幅值最小，值為R
linen
，當f
POLn
>f
...

【專利技術屬性】
技術研發人員：朱琳，盧浩，趙學深，李霞林，郭力，趙波，鄧占鋒，宋潔，
申請(專利權)人：國網浙江省電力公司電力科學研究院全球能源互聯網研究院有限公司，
類型：發明
國別省市：